煤矿供电设计参考

某煤矿（整合）供电设计（仅供参考）第一节供电电源一、供电电源某煤矿矿井双回路电源现已形成，其中：一回路电源由1变电所10kV直接#引入，LGJ-70型导线，距离矿区7公里；另一回路电源由2变电所10kV直接#引入，LGJ-120型导线，距离矿区20公里。第二节电力负荷计算经统计全矿井设备总台数84台，设备工作台数66台；设备总容量1079.64kW，设备工作容量696.34kW，计算负荷为：有功功率：513.24425.94kW无功功率：kVar自然功率因数COSΦ＝0.77视在功率：666.96kVA考虑有功功率和无功功率乘0.9同时系数后：全矿井用电负荷有功功率：461.92383.35kW无功功率：kVar功率因数COSΦ＝0.77视在功率：600.27kVA矿井年耗电量约243.89万kW·h，吨煤电耗约16.26kW·h/t。负荷统计见表1。第三节送变电一、矿井供电方案根据《煤矿安全规程》要求，矿井应有两回电源供电，当任一回路发生故障计在本矿井工业场地内建10kV10kV电源分别引自10kV1变电所#和2变电所。#二、10kV供电线路设计对线路导线截面，按温升、经济电流密度、线路压降等校验计算如下：1、根据经济电流密度计算截面积导线通过的最大电流：（两回10kV线路，当一回故障检修时，另一回10kV线路向本矿供电时，导线通过的电流最大）I＝P／（3UcosΦ）＝513.24／（1.732×10×0.77）＝38.5Aj导线经济截面：S＝I／J＝38.5／0.9＝42.8mm（J为经济电流密度）2j通过计算，实际选用的钢芯铝绞线截面满足要求。2、按电压降校验由10kV1变电所和2变电所向本矿工业场地10kV变电所供电的两回##10kV线路供电距离分别为7km和20km，正常情况下两回线路同时运行，当两回10kV线路中一回线路事故检修时，由另外一回10kV线路向本矿供电。按正常情况及事故情况对两回电源线路分别做电压降校验如下：1）正常情况下两回10kV线路同时运行，线路电压损失：⑴1变电所10kV供电线路电压损失：#ΔU％＝Δu％PL／2＝0.745×0.51324×7／2＝1.34％。线路能满足矿井供电。⑵2变电所10kV供电线路电压损失：#ΔU％＝Δu％PL／2＝0.555×0.51324×20／2＝2.85％。线路能满足矿井供电。2）事故情况下单回10kV供电线路电压损失：⑴1变电所10kV供电线路电压损失：#ΔU％＝Δu％PL＝0.745×0.51324×7＝2.68％。线路能满足矿井供电。⑵2变电所10kV供电线路电压损失：#ΔU％＝Δu％PL＝0.555×0.56408×20＝5.7％。线路能满足矿井供电。3、长期允许载流容量校核LGJ-70和LGJ-120导线长期运行情况下的允许载流量分别为380A，大于通过的最大电流38.5A，满足要求。4、结论：275A、1变电所和2变电所至本矿工业场地10kV变电所的10kV##满足矿井用电需求。三、矿井变电所1、变电所位置选择根据矿井开采方案设计，矿井工业场地10kV变电所位置距离主斜井口大约150m、距离副斜井口大约110m。2、主要设备选型10kV高压开关柜选用GG—1A（F）型固定式高压开关柜11台；0.4kV低压开关柜选用GCS低压抽出式开关柜5台。第四节地面供配电一、地面高压配电矿井工业场地10kV变电所共引出5回10kV压器2回、井下局部通风机专用变压器1回，地面动力变压器2回。二、地面低压配电变电所设两台动力变压器向工业场地内主要通风机、压风机、瓦斯抽放站、地面生产系统、机修等低压负荷供电，经统计，该片区低压计算负荷如下（有功、无功乘0.9有功功率：185.38kW无功功率：137.03kVar功率因素COSΦ＝0.8视在功率：230.5kVA选S-315/10（10/0.4）变压器两台，变压器同时运行。当一台检修时，11另一台能担负全部负荷用电。变压器负荷率0.73，保证系数1.37，变电所GCS低压配电柜。380V母线采用单母线分段，低压配电柜选用第五节井下供配电一、井下低压配电1、井下动力：变电所设两台动力变压器向主斜井皮带机、副斜井绞车、井下中央水泵房、采煤工作面、掘进工作面（不包括局部通风机）等低压负荷供电，经统计，负荷如下（有功、无功乘0.9有功功率：276.53kW无功功率：246.31kVar功率因素COSΦ＝0.75视在功率：370.32kVA选KBSG-315/10（10/1.2/0.69）变压器2台，变压器负荷率0.6，保证系数1.6。2、井下局部通风机：变电所设1台变压器专向井下局部通风机供电，经统计，负荷如下：有功功率：20.9无功功率：18.6kWkVar功率因素COSΦ＝0.75视在功率：27.98kVA选KBSG-50/10（10/0.69）变压器1台，变压器负荷率0.6，保证系数1.8。供电系统见图1。一、井下低压电缆选择验算1、主排水泵线路供电距离750m，总负荷110kW，单台有功55kW按电压损失计算。下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V。向主排水泵供电的变压器选用KBSG－500/10型变压器U＝4%MVV3×35＋1×16100m，d支线电缆电压损失为ΔU＝KPL×10／(UγAη)3Zfexeze＝1×55×100×10／(660×45×35×0.9)3＝6（V）式中：P-单台水泵功率，kw；eL－线路距离，m；xγ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm)；2A-初选电缆截面，mm；2zη－功率因数，取0.9；eK—该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。f变压器电压损失按下式计算ΔU＝ΔU%·U／100TTeΔU%＝β(Ucosφ＋Usinφ)TRx2＝0.81×(0.844)21010＝2.21%ΔU＝2.21×660／100＝14.6VT式中β—变压器负荷系数；U、U—变压器在额定负荷时变压器中的电阻、电抗压降百分数；xRcosφ、sinφ—变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值，取cosφ＝0.84；U—电网额定电压。e干线电缆允许电压损失为ΔU＝63－ΔU－ΔU＝63－14.6－6＝42.4（V）gyTZ干线电缆截面为A＝K∑PL×10／(UγΔUη)3gyfegxegypj＝0.6×110×750×10／(660×45×42.4×0.9)3＝43.7mm2式中：加权平均效率取0.9。为保障供电安全，考虑线路的机械强度，干线电缆初选MVV-3×50＋1×16型煤矿用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。该干线计算电流I＝111/（3×0.66×0.80）＝121.37Aj许用载流量144A>121.37A。考虑满足短路负荷要求，干线电缆选用MVV-3×70＋1×25型煤矿用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。2）副斜井及掘进设备线路干线供电距离600m，总负荷88kW，最大一台负荷单台有功22kW。按电压损失计算。下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V。向副斜井与掘进设备供电的变压器选用KBSG－50/10/0.69型变压器U=4%。向局部通风机供电的支线电缆初选：MV-3×d25＋1×16--600m，支线电缆电压损失为kpL1031103ΔU＝＝＝21.2（V）feUAZeze式中：P-单台功率，22kW；eL－线路距离，600m；xγ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm)；2A-初选电缆截面，mm；2zη－电机效率，取0.9；eK—该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。f变压器电压损失按下式计算ΔU＝ΔU%·U／100TTeΔU%＝β(Ucosφ＋Usinφ)TRx2＝0.56×(＝1.6%0.940.4359)21010ΔU＝1.6×660／100＝10.6VT式中β—变压器负荷系数；U、U—变压器在额定负荷时变压器中的电阻、电抗压降百分数；xRcosφ、sinφ—变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值，取cosφ＝0.9；U—电网额定电压。e干线电缆允许电压损失为ΔU＝63－ΔU－ΔU＝63－10.6－21.2＝31.2（V）gybZ干线电缆截面为kpL103A＝0.63＝＝10.2mm2fegygypj41.931.20.9UUgye式中：加权平均效率取0.9；干线电缆初选MV-3×25＋1×16-600m。该干线计算电流I＝88/（×0.66×0.8）＝96.22A3j选用MVV3×50+1×16矿用铜芯电缆。其许用载流量144A>96.22A。3）1301采面线路干线供电距离850m，设置到采面运输巷，总负荷114.6kW，最大一台负荷单台有功40kW。按电压损失计算。下井电缆正常工作时允许电压损失百分数为1%，则：该供电系统允许电压损失为63V。向采区设备供电的变压器选用KBSG－315/10/0.69型变压器U=4%。向刮板机供电的支线电缆初选：MV-3×50＋1×d16--250m，支线电缆电压损失为kpL10313ΔU＝＝＝7.9（V）feUA51.20.9Zeze式中：P-单台功率，kW；eL－线路距离，m；xγ－电缆芯线的电导率，m/(Ω·mm)；2A-初选电缆截面，mm；2zη－功率因数，取0.9；eK—该段线路所带负荷的需用系数，单电机，取最大值1。f由于电源线路长为850m，电源线路的阻抗不大，变压器电压损失按下式计算ΔU＝ΔU%·U／100TTeΔU%＝β(Ucosφ＋Usinφ)TRx2＝0.81×(0.844)21010＝2.3%ΔU＝2.3×660／100＝14.9VT式中β—变压器负荷系数；U、U—变压器在额定负荷时变压器中的电阻、电抗压降百分数；xRcosφ、sinφ—变压器负荷中的功率因数及相对应的正弦值，取cosφ＝0.84；U—电网额定电压。e干线电缆允许电压损失为ΔU＝63－ΔU－ΔU＝63－14.9-7.9＝40.2（V）gybZ干线电缆截面为kpL1030.6114.6103A=gy==47.8mm2fegygypj51.240.20.9UUe式中：加权平均效率取0.9；为保障供电安全，考虑线路的机械强度，干线电缆选MV-3×70＋1×25。该干线计算电流I＝114.6/（×0.66×0.8）＝125.3A3j许用载流量178A>125.3A井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。矿井通风机过流保护的动作电流整定值计算3I=(K.K.K/Kn)I={×1.2×1÷(0.85×4)}×68.1=41.6(A)F.DZJTXRZQLFH.ZD其中：I——继电器动作电流；ADZJ3K——接线系数，取；TXK——可靠系数，取1.15—1.25；RKZQ除后母线电压恢复，电动机自起动电流增大；自起动系数的数值应大于1；K——电流继电器返回系数，一般取0.85；Fn——电流互感器额定变比；LI——最大负荷电流A。FH.ZD通风机电流继电保护起动电流的整定值3I=(K.K/n)I=（×1.25÷4）×37=20（A）LDZJTXRD.ZD其中：I——继电器动作电流；ADZJ3K——接线系数，取；TXK——可靠系数，取1.2—1.3；Rn——电流互感器额定变比；LI——被保护区段三相最大短路电流。D.ZD通风机低电压闭锁元件的动作电压的整定值U=U/K.K.n=36÷(1.2×1.25×4)=6（V）FDZ.JG.ZXRY其中：U——低电压继电器动作电压；VDZJU——系统最低工作电压，取36额定电压G.ZXK——可靠系数，取1.1-1.25RK---返回系数，取1.25Fn---电压互感器额定变比。y二、井下供电系统及设备选型井下电压等级分别为660V、127V。井下主要设备选型见供电图所示。三、井下接地保护系统井下供电为中性点不接地的IT系统。在井底水仓的主、副水仓中各设1块3m×0.25m×6mm镀锌钢板作为主接地极，在配电点、采煤工作面、运输顺槽、掘进头配电点等处设